KR20070069629A - Apparatus for measuring a railroad track parameter - Google Patents

Apparatus for measuring a railroad track parameter Download PDF

Info

Publication number
KR20070069629A
KR20070069629A KR1020050131960A KR20050131960A KR20070069629A KR 20070069629 A KR20070069629 A KR 20070069629A KR 1020050131960 A KR1020050131960 A KR 1020050131960A KR 20050131960 A KR20050131960 A KR 20050131960A KR 20070069629 A KR20070069629 A KR 20070069629A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
speed
train
acceleration
track
signal
Prior art date
Application number
KR1020050131960A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영국
김석원
박찬경
김상수
한영재
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020050131960A priority Critical patent/KR20070069629A/en
Priority to PCT/KR2006/005369 priority patent/WO2007074980A1/en
Publication of KR20070069629A publication Critical patent/KR20070069629A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61KAUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08Measuring installations for surveying permanent way
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021Measuring and recording of train speed
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

An apparatus for measuring railroad track parameters is provided to simply measure various railroad track parameters such as a curve radius, a balanced speed, and a gantry amount, by using 4-direction accelerometers and a speed sensor. An apparatus for measuring railroad track parameters includes a sensor unit(320), a signal conditioner(310), and a data processor(300). The sensor unit measures a speed and an acceleration of a railroad car. The signal conditioner converts sensing signals from the railroad car to a digital signal and processes the digital signal. The data processor calculates a railroad design parameter and a gradation of the railroad based on the processed result from the signal conditioner and train weight data. The railroad design parameter includes a curve radius, a balanced speed, and a gantry amount.

Description

철도선로의 선로데이터 측정장치 {Apparatus for measuring a railroad track parameter}Track data measuring device of railway track {Apparatus for measuring a railroad track parameter}

도 1은 전형적인 철도선로의 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a typical railway track.

도 2는 특정한 선로에서의 구배와 곡선부를 나타낸 그래프.2 is a graph showing gradients and curves on specific lines.

도 3은 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치의 구성도.3 is a block diagram of a track data measuring apparatus of the railway line according to the present invention.

도 4는 철도차량이 상구배를 통과할 때의 상태도.4 is a state diagram when a railway vehicle passes through an upper gradient.

도 5는 철도차량이 곡선부를 통과할 때의 상태도.5 is a state diagram when the railway vehicle passes through the curved portion.

도 6은 곡선부에서 0.5Hz 이상의 주파수 성분이 제거된 좌우 방향 가속도에 대한 상태 그래프.6 is a state graph of left and right accelerations in which a frequency component of 0.5 Hz or more is removed from a curved portion.

도 7은 임의의 곡선부에서의 철도차량의 주행속도 변화에 따른 측정된 정상가속도와 계산된 정상가속도에 대한 상태 그래프.7 is a state graph for the measured normal acceleration and the calculated normal acceleration according to the change in the traveling speed of the railway vehicle in any curve.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing

100.. 철도선로100 .. Railway tracks

101, 102.. 레일 103.. 침목101, 102 .. Rail 103 .. Sleepers

104.. 도상 105.. 노반104 .. icon 105 .. roadbed

300.. 데이터 처리부 301.. 속도 센서300. Data processing section 301. Speed sensor

302, 303.. 가속도 센서 304.. 증폭부302, 303. Acceleration sensor 304. Amplification unit

305.. F/V 컨버터 306.. A/D 컨버터305 .. F / V Converter 306 .. A / D Converter

307.. 카운터 308.. 마이크로프로세서307 .. Counter 308. Microprocessor

309.. 메모리부 310.. 시그널 콘디셔너부309 .. Memory section 310 .. Signal conditioner section

320.. 센서부320 .. Sensor

본 발명은 철도선로의 선로데이터 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열차가 운행하는 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 곡선반경, 균형속도, 캔트량 등의 선로 데이터를 차체에 설치된 전후방향과 좌우방향의 가속도 센서와 차축에 설치된 속도센서를 이용하여 측정할 수 있도록 함과 더불어 이 측정된 데이터를 이용하여 열차의 주행성능이나 제동성능, 열차 동특성 해석 등에 직접 이용할 수 있도록 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a track data measuring apparatus of a railway track, and more particularly, the front and rear directions of installing track data such as a gradient of a railway track on which a train operates, a curve radius at a curved portion, a balance speed, and a cant amount. The railroad tracks can be measured using the acceleration sensor in the left and right directions and the speed sensor installed in the axle, and can be directly used for analyzing the driving performance, braking performance, and dynamic characteristics of the train by using the measured data. It relates to a data measuring device.

철도선로는 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이 구성되고, 도 2에 도시한 바와 같이, 구배부와 곡선부를 가지는 것으로서, 지형에 따라 평탄부와 오르막부(상구배), 내리막부(하구배), 곡선부, 직선부 등으로 이루어져 있다. 고속열차가 고속으로 주행하는 고속선로일지라도 직선의 평탄선로만으로 이루어질 수 없기 때문에 모든 철도선로는 상하구배와 곡선부를 가질 수 밖에 없다. The railway line is generally configured as shown in FIG. 1, and has a slope portion and a curved portion as shown in FIG. 2, and includes a flat portion, an uphill portion (uphill slope), and a downhill portion (low slope) according to the terrain. , Curved portion, straight portion, and the like. Even if the high speed train runs at a high speed, all the rail lines have an up and down gradient and a curved part because they cannot be made of a straight line.

이러한 상하구배와 곡선부의 영향에 의해 열차의 성능이 결정되기도 한다. 즉 철도차량은 철도선로의 상하구배 정도에 따라 열차의 견인 및 제동성능이 결정되고, 곡선부에서 철도차량에 발생하는 원심력은 승객의 승차감에 큰 영향을 주게 된다.The performance of the train may be determined by the up and down gradient and the curve part. In other words, the towing and braking performance of the train is determined according to the up and down grade of the railroad tracks, and the centrifugal force generated on the railroad cars in the curved portion has a great influence on the passenger's riding comfort.

따라서, 철도선로의 관리를 위해 전용 검측차로 철도선로의 상태를 측정한다. 전용 검측차는 검측차에 설치된 변위 측정장치를 이용하여 선로의 3점을 동시에 측정하고 이를 바탕으로 선로의 버사인(versine:“원의 중심에서 호까지의 길이”로 부터 “원의 중심에서 현까지의 길이”를 뺀 길이)을 측정하여 사용하며, 대부분의 궤도의 관리는 이 버사인을 이용하여 관리하고 있다. Therefore, the state of the railway track is measured by a dedicated detection lane for the management of the railway track. Dedicated detection vehicles measure the three points of the track at the same time using a displacement measuring device installed in the detection vehicle. Based on this, the versine of the track from the "centre from the center of the circle to the arc" to the "centre from the center to the string" The length of the track minus the length of "is measured and used, and most tracks are managed using this versatile.

그러나, 철도선로에 의하여 철도차량이 받는 영향을 파악하기 위해서는 선로의 버사인을 실제의 선로 데이타, 즉 불규칙도, 곡선반경, 상하구배, 캔트 등으로 변환하여야 하는데, 이 과정에서 수반되는 오차로 인해 실제 철도선로의 형상에 근접하는 정확한 선로 데이터를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 선로에 의한 철도차량에 대한 영향을 정확히 파악할 수 없다는 문제점이 있었다.However, in order to grasp the influence of railroad cars by railroad tracks, the versatile of the tracks should be converted into actual track data such as irregularity, curvature radius, up and down gradient, cant, etc. Not only could not obtain accurate track data close to the actual railway track shape, but also could not accurately grasp the influence on the railway vehicle by the track.

또한, 전용 검측차는 고가의 장비이기 때문에 유지 보수에 어려움이 있었으며, 철도선로에 대한 버사인을 측정할 때 저속으로 운행하도록 되어 있기 때문에 많은 운행노선의 버사인을 측정하는 데에 많은 시간이 투자되어야 하는 문제점이 있었다.In addition, the dedicated detection vehicle was difficult to maintain due to the expensive equipment, and since it was designed to operate at a low speed when measuring the versatile of the railway line, much time should be invested in measuring the versatile of many operating lines. There was a problem.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 열차가 운행하는 철 도선로의 구배량과 곡선부에서의 곡선반경, 균형속도, 캔트량 등의 선로 데이터를 차체에 설치된 전후방향과 좌우방향의 가속도 센서와 차축에 설치된 속도센서를 이용하여 측정할 수 있도록 함과 더불어 이 측정된 데이터를 이용하여 열차의 주행성능이나 제동성능, 열차 동특성 해석 등에 직접 이용할 수 있도록 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described problems, and the line data such as the gradient of the railway track, the curve radius at the curved portion, the balance speed, the cant amount, etc. are installed in the vehicle body in the front, rear, left and right directions. It is possible to measure by using the acceleration sensor and the speed sensor installed on the axle, and to use the measured data of the railway track data measuring device that can be directly used for the analysis of the driving performance, braking performance, and the dynamic characteristics of the train. The purpose is to provide.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치는, 철도차량의 속도와 가속도를 측정하는 센서부; 상기 센서부의 센싱신호를 변환 처리하는 시그널 컨디셔너부; 및 상기 시그널 콘디셔너부에서 처리된 신호와 차체 하중 데이터를 근거로 철도선로의 구배량 및 곡선부에서의 궤도 설계 변수를 연산하는 데이터 처리부;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Rail data measuring apparatus of the railway line according to the present invention for achieving the above object, the sensor unit for measuring the speed and acceleration of the railway vehicle; A signal conditioner unit for converting the sensing signal of the sensor unit; And a data processing unit for calculating a gradient of the railway line and a track design variable in the curved unit based on the signal processed by the signal conditioner unit and the body load data.

상기 궤도 설계 변수에는, 곡선부에서의 캔트량과 곡선반경 그리고 균형속도인 것을 특징으로 한다.The track design variable is characterized in that the cant amount, the radius of curvature and the balance speed in the curved portion.

상기 센서부는, 열차의 전후방향의 가속도를 측정하는 전후방향 가속도 센서; 열차의 좌우방향의 가속도를 측정하는 좌우방향 가속도 센서; 및 열차의 속도를 측정하는 속도센서;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The sensor unit, the front and rear acceleration sensor for measuring the acceleration in the front and rear direction of the train; Left and right acceleration sensor for measuring the acceleration in the left and right direction of the train; And a speed sensor for measuring the speed of the train.

상기 시그널 컨디셔너부는, 상기 전후, 좌우 방향 가속도 센서의 센싱신호를 증폭하여 출력하는 증폭기; 상기 속도센서의 측정신호를 전압신호로 변환하여 출력하는 F/V 컨버터;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The signal conditioner unit may include an amplifier for amplifying and outputting a sensing signal of the front, rear, left and right acceleration sensors; And an F / V converter converting the measured signal of the speed sensor into a voltage signal and outputting the converted voltage signal.

상기 데이터 처리부는, 상기 F/V 컨버터에서 출력되는 신호를 디지털로 변환 하는 A/D 컨버터; 상기 속도센서의 센싱신호를 열차위치신호로 변환 출력하는 카운터; 및 상기 A/D 컨버터와 카운터에서 출력되는 데이터와 사전에 설정된 차체 하중을 이용하여 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 캔트량 및 곡선반경을 연산하는 마이크로프세서;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The data processor may include an A / D converter for converting a signal output from the F / V converter into digital; A counter for converting and outputting the sensing signal of the speed sensor into a train position signal; And a microprocessor configured to calculate a gradient amount of the railway line, a cant amount in a curved portion, and a curved radius using data output from the A / D converter and a counter and a predetermined body load. do.

상기 좌우방향 가속도 센서는, 1Hz 미만의 가속도를 측정할 수 있는 가속도계인 것을 특징으로 한다.The left-right direction acceleration sensor is an accelerometer capable of measuring an acceleration of less than 1 Hz.

이하에서는 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter will be described in detail with respect to the track data measuring apparatus of the railway line according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치의 구성도이고, 도 4는 철도차량이 상구배를 통과할 때의 상태도이며, 도 5는 철도차량이 곡선부를 통과할 때의 상태도이고, 도 6은 곡선부에서의 좌우 방향 가속도를 나타낸 그래프로서, 0.5Hz 이상의 주파수 성분이 제거된 상태도이고, 도 7은 임의의 곡선부에서의 철도차량의 주행속도 변화에 따른 측정된 정상가속도와 계산된 정상가속도를 나타낸 그래프이다.3 is a configuration diagram of a track data measuring apparatus for a railroad line according to the present invention, FIG. 4 is a state diagram when a railroad vehicle passes through an upper gradient, and FIG. 5 is a state diagram when a railroad car passes through a curved portion. FIG. 6 is a graph showing left and right accelerations in a curved portion, in which a frequency component of 0.5 Hz or more is removed, and FIG. 7 is measured normal acceleration and calculated according to a change in traveling speed of a railway vehicle in an arbitrary curved portion. This graph shows normal acceleration.

본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치는, 철도차량이 운행되는 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 곡선반경, 균형속도, 캔트량 등의 선로 데이터를 차체(201)에 설치된 전후방향과 좌우방향의 가속도 센서와 차축에 설치된 속도센서를 이용하여 간단히 측정할 수 있도록 구성된다.The track data measuring device of a railroad line according to the present invention includes a front and rear direction in which track data such as a slope of a railroad line on which a railroad vehicle is operated, a curvature radius at a curved portion, a balance speed, and a cant amount and the like are installed in the vehicle body 201. It is configured to make simple measurement using acceleration sensor in left and right direction and speed sensor installed in axle.

도 1은 부설되어 있는 전형적인 철도선로(100)의 단면 개략도를 나타낸 것으 로서, 철도선로(100)는 한쌍의 좌우 레일(101, 102), 일정간격으로 설치된 침목(103), 자갈이나 콘크리트로 부설되어 있는 도상(104) 및 성토, 절토, 교량 또는 터널로 구성된 노반(105)으로 이루어져 있다. 1 is a cross-sectional schematic view of a typical railway line 100 is laid, the railway line 100 is a pair of left and right rails (101, 102), sleepers 103 installed at regular intervals, laid with gravel or concrete It consists of a roadbed 105 and a roadbed 105 composed of a fill, a cut, a bridge, or a tunnel.

한쌍의 레일(101, 102)은 노반, 도상에 위해 지지되어 있는 침목에 설치되어 있으며, 열차에서 레일(101, 102)에 전달된 하중은 침목(103)과 도상(104)을 통해 노반(105)에 전달되도록 되어 있다. 실제로 열차가 주행하는 한쌍의 레일(101, 102)은 노반(105)에 의해 평탄선로와 상구배와 하구배, 곡선부, 직선부 등을 형성하게 된다. The pair of rails 101 and 102 are installed on the sleepers supported for the roadbed and the roadbed, and the load transmitted to the rails 101 and 102 in the train is the roadbed 105 through the sleepers 103 and the roadway 104. To be delivered). In fact, the pair of rails 101 and 102 on which the train travels is formed by the roadbed 105 to form a flat line, an upper gradient and an inlet gradient, a curved portion, a straight portion, and the like.

도 2는 실제 부설되어 있는 특정한 선로의 구배와 곡선부를 나타낸 것이다. 도 2에서 보는 바와 같이 철도선로(100)는 상구배 및 하구배가 반복되며, 임의의 선로위치에서는 곡선부가 존재함을 볼 수 있다.Figure 2 shows the slope and the curve of the particular line actually laid. As shown in FIG. 2, the rail line 100 has an upper gradient and a lower gradient, and it can be seen that a curved portion exists at any track position.

도 3은 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치에 대한 하드웨어적인 구성도로서, 차축(203)에 설치된 속도센서(301)와 차체(201)에 설치된 가속도 센서(302, 303)로 구성된 센서부(320), 증폭기(304)와 F/V(frequency-voltage) 컨버터(305)로 구성된 시그널 콘디셔너부(310), 그리고 A/D 컨버터(306), 카운터(307), 마이크로프로세서(308), 메모리부(309)로 구성된 데이터 처리부(300)로 구성되게 된다.3 is a hardware configuration diagram of an apparatus for measuring railroad track data according to the present invention, and includes a speed sensor 301 installed on an axle 203 and acceleration sensors 302 and 303 installed on a vehicle body 201. A signal conditioner section 310 consisting of a section 320, an amplifier 304 and a frequency-voltage converter 305, and an A / D converter 306, a counter 307, a microprocessor 308 The data processing unit 300 includes a memory unit 309.

상기한 가속도 센서(302, 303)는 차체(201)에 설치되는 것으로서, 전후방향 가속도 센서(302)와 좌우방향 가속도 센서(303)로 구분할 수 있는데, 상기 전후방향 가속도 센서(302)는 일반적으로 사용하는 가속도계(측정범위 1Hz - 100Hz)를 사 용해도 무방하지만, 상기 좌우방향 가속도 센서(303)는 1Hz 미만의 가속도를 측정할 수 있는 가속도계를 사용해야 하는 것이 바람직하다. 상기 좌우방향 가속도 센서(303)가 1Hz 미만의 가속도를 측정할 수 없게 되면 아주 낮은 주파수인 곡선부에서의 좌우방향 가속도를 측정할 수 없기 때문이다.The acceleration sensors 302 and 303 are installed in the vehicle body 201 and may be classified into a front and rear acceleration sensor 302 and a left and right acceleration sensor 303. The front and rear acceleration sensors 302 are generally Although the accelerometer used (measurement range 1 Hz-100 Hz) can be used, it is preferable that the left-right acceleration sensor 303 uses an accelerometer capable of measuring an acceleration of less than 1 Hz. This is because when the left and right acceleration sensor 303 cannot measure an acceleration of less than 1 Hz, the left and right acceleration at the curve portion having a very low frequency cannot be measured.

상기한 속도센서(301)는 차축(203)에 설치되는 것으로서, 이 속도센서(301)에 의해 대차(202)의 하부에 설치되는 차축(203)에서 측정된 속도는 1회전당 펄스 수로 표현되며, 이 펄스 수를 속도용으로 사용하기 위해 F/V 컨버터(305)를 통해 전압신호로 변환한 후 전송하고, 열차의 이동거리를 측정하기 위해서는 동일한 펄스 수를 카운터(307)를 통해 전송한다. 이는 열차의 위치를 정확히 파악하기 위하여 사용되는 것이고, 만일 F/V 컨버터(305)를 이용하여 구해진 속도신호의 적분을 하는 경우에 발생할 수 있는 누적오차를 최소화하기 위함이다. The speed sensor 301 is installed in the axle 203, and the speed measured by the axle 203 installed in the lower portion of the trolley 202 by the speed sensor 301 is represented by the number of pulses per revolution. In order to use this pulse number for speed, the pulse number is converted into a voltage signal through the F / V converter 305 and transmitted, and the same pulse number is transmitted through the counter 307 to measure the moving distance of the train. This is used to accurately determine the position of the train, in order to minimize the cumulative error that may occur if the integration of the speed signal obtained by using the F / V converter 305.

전술한 바와 같이 구성되는 센서부(320)와 시그널 컨디셔너부(310)를 통해 입력되는 데이터를 근거로 데이터 처리부(300)의 마이크로프세서(308)는 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 곡선반경, 균형속도, 캔트량 등의 선로데이터를 계산하게 된다.Based on the data input through the sensor unit 320 and the signal conditioner unit 310 configured as described above, the microprocessor 308 of the data processing unit 300 is a curve in the slope and curve of the railway line. Line data such as radius, balance speed and cant amount is calculated.

도 4는 열차가 상구배를 통과할 때의 차량 1량의 상태도를 나타낸 것이다. 열차의 차륜과 레일(102)은 구름마찰이 존재하고, 열차는 열차의 속도가 증가할수록 공기저항을 크게 받기 때문에 하가의 수학식1과 같은 주행저항을 받게 된다.4 shows a state diagram of one vehicle when the train passes the upper gradient. The wheels and rails 102 of the train have rolling friction, and the train receives the resistance of running as shown in Equation 1 because the train receives air resistance as the speed of the train increases.

Figure 112005077322606-PAT00001
Figure 112005077322606-PAT00001

여기서, V는 열차의 주행속도[km/h]이고 상수 a, b, c는 타행시험을 통해 미리 알고 있는 계수이다. 속도의 제곱항은 공력저항에 의한 효과이고 나머지는 구름마찰에 의한 효과이다. Where V is the running speed of the train [km / h] and the constants a, b and c are coefficients known in advance through the rudder test. The squared term of velocity is the effect of aerodynamic resistance and the rest is the effect of cloud friction.

도 4에서 차량에 작용하는 힘의 평형방정식은 뉴톤의 제2법칙에 의해 하기의 수학식2와 같이 표현된다.In FIG. 4, the equilibrium equation of force acting on the vehicle is expressed by Equation 2 below by Newton's second law.

Figure 112005077322606-PAT00002
Figure 112005077322606-PAT00002

여기서, F는 열차의 관성력, m은 열차 질량, R 은 열차의 주행저항, θ는 선로구배 +는 상구배, -는 하구배를 각각 나타내고 있다.Where F is the inertial force of the train, m is the train mass, R is the running resistance of the train, θ is the line gradient + is the upper gradient, and-is the lower gradient.

상기 수학식2로부터 구배량은 하기의 수학식3과 같이 구할 수 있다.The gradient amount can be obtained from Equation 2 as shown in Equation 3 below.

Figure 112005077322606-PAT00003
Figure 112005077322606-PAT00003

이 때, 주의해야 할 점은 열차가 자체의 관성력만으로 주행되는 타행조건에서 가속도가 측정되어야 한다. 만일 열차가 견인이나 제동시의 경우에는 전후방향의 가속도가 변화하기 때문에 선로의 구배량을 구할 수 없다. 또한, 열차의 주행저항과 열차의 질량을 미리 알고 있기 때문에 타행상태에서는 선로의 상하 구배량을 구하는 것이 가능하다.At this time, it should be noted that the acceleration should be measured under the condition that the train is running only by its own inertia force. If the train is towed or braked, the slope of the track cannot be determined because the acceleration in the fore and aft direction changes. In addition, since the running resistance of the train and the mass of the train are known in advance, it is possible to obtain the top and bottom gradients of the track in the other state.

도 5는 열차가 곡선부를 통과할 때의 차량의 상태도를 나타낸 것이다. 곡선부에서는 열차의 주행속도에 따라 하기의 수학식4와 같은 원심력이 생기는데, 이 원심력은 열차에 타고 있는 승객에게 불쾌감을 주기 때문에 원심력을 상쇄하기 위해 좌우 레일에 캔트(C)를 부가하여 하기의 수학식5와 같은 구심력에 의해 열차가 안쪽으로 작용하도록 되어 있다. 설치된 캔트에 의한 구심력과 임의의 열차 주행속도에서 발생된 원심력이 같을 때에 캔트량과 열차의 주행속도를 균형캔트 및 균형속도라고 하며, 이 균형속도에서는 열차가 평탄선로에서 운행하는 것과 같은 효과를 갖는다. Fig. 5 shows a state diagram of the vehicle when the train passes through the curved portion. In the curved part, the centrifugal force as shown in Equation 4 is generated according to the traveling speed of the train. Since the centrifugal force causes discomfort to the passengers in the train, cant (C) is added to the left and right rails to offset the centrifugal force. The train acts inward by the centripetal force as shown in Equation (5). When the centripetal force generated by the installed cant is equal to the centrifugal force generated at any train speed, the cant amount and the running speed of the train are called the balance cant and the balance speed, and this balance speed has the same effect as a train running on a flat track. .

Figure 112005077322606-PAT00004
Figure 112005077322606-PAT00004

여기서, Fc는 원심력[kN], W는 열차 하중[ton], R 은 곡선반경[m], V는 열차 운행속도[km/h]를 각각 나타내고 있다. Fc is centrifugal force [kN], W is train load [ton], R is curve radius [m], and V is train speed [km / h], respectively.

Figure 112005077322606-PAT00005
Figure 112005077322606-PAT00005

여기서, Fw는 구심력[kN], C는 캔트량[mm], G는 레일간격[mm], Vc는 열차 균형속도[km/h]를 각각 나타낸다.Where Fw is the centripetal force [kN], C is the amount of cant [mm], G is the rail spacing [mm], and Vc is the train balance speed [km / h], respectively.

도 6은 열차가 곡선부를 주행할 때에 발생되는 좌우 방향 가속도로서, 0.5Hz 이상의 주파수 성분이 제거된 상태를 나타낸 그래프이다. 좌우 방향 가속도는 열차의 주행속도가 증가함에 따라 감소하며, 이는 열차의 주행속도가 균형속도(원심력과 구심력이 같을 때 즉, 정상가속도가 ‘0’이 될 때에 열차 주행속도)보다 작은 캔트초과(cant over) 상태임을 말해준다.6 is a graph showing a state in which a frequency component of 0.5 Hz or more is removed as a left-right acceleration generated when a train travels on a curved portion. Acceleration in the left and right directions decreases as the speed of the train increases, which means that the speed of the train is less than the speed at which the train speed is less than the equilibrium speed (when the center and the centripetal force are equal, ie when the normal acceleration becomes '0'). cant over).

도 7은 임의의 곡선부에서 열차의 주행속도 변화에 따라 측정된 정상가속도(stationary lateral acceleration)의 변화와 하기의 수학식6과 수학식7을 이용하여 구해진 캔트와 곡선반경을 이용해 계산된 정상가속도를 나타낸 것이다. 7 is a normal acceleration calculated using a change in stationary lateral acceleration measured according to a change in driving speed of a train in an arbitrary curved portion and cant and curve radius obtained using Equations 6 and 7 below. It is shown.

Figure 112005077322606-PAT00006
Figure 112005077322606-PAT00006

여기서, asta는 측정된 정상가속도, +는 캔트초과, -는 캔트부족를 각각 나타내고 있다. Where asta is the measured normal acceleration, + is more than the cant, and-is the lack of cant, respectively.

Figure 112005077322606-PAT00007
Figure 112005077322606-PAT00007

측정된 정상가속도가 양수(+)에서 음수(-)로 변환하는 점이 임의의 곡선부에서의 균형속도가 된다. 임의 곡선부의 곡선반경은 정상가속도와 구해진 균형속도를 이용하여 상기의 수학식6으로부터 계산할 수 있으며, 부설된 선로의 캔트는 상기의 수학식7을 이용하여 구할 수 있다.The point at which the measured normal acceleration is converted from positive (+) to negative (-) is the equilibrium velocity at an arbitrary curve. The curve radius of the arbitrary curve portion can be calculated from Equation 6 using the normal acceleration and the calculated balance speed, and the cant of the laid line can be obtained using Equation 7 above.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 철도선로의 선로데이터 측정장치는, 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 궤도 설계 변수를 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 이 측정된 데이터를 이용하여 열차의 주행성능이나 제동성능, 열차 동특성 해석 등에 직접 이용할 수 있도록 하게 된다.The track data measuring apparatus of the railroad track according to the present invention as described above enables to accurately measure the rail track grade and the track design parameters in the curved portion, and by using the measured data, It can be used directly for braking performance and train dynamics analysis.

전술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.The above embodiments are the most preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit thereof.

본 발명은, 열차가 운행하는 철도선로의 구배량과 곡선부에서의 곡선반경, 균형속도, 캔트량 등의 선로 데이터를 차체에 설치된 전후방향과 좌우방향의 가속도 센서와 차축에 설치된 속도센서를 이용하여 간단히 측정할 수 있는 효과가 있다. The present invention uses the acceleration sensor in the front and rear and left and right directions and the speed sensor installed in the axle to install the line data such as the gradient of the railway track on which the train runs, the radius of curvature at the curved portion, the balance speed, and the cant amount. There is an effect that can be measured simply.

또한, 본 발명은, 측정된 선로 데이터를 이용하여 열차의 주행성능이나 제동성능, 열차 동특성 해석 등에 직접 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention, there is an effect that can be used directly, such as the running performance, braking performance, train dynamic characteristics analysis of the train using the measured line data.

또한, 본 발명은, 전용 검측차를 이용하지 않고서도 운행노선에서의 속도와 가속도를 측정하여 철도선로의 설계에 필요한 각종 선로데이터를 획득할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that it is possible to obtain a variety of track data necessary for the design of the railway track by measuring the speed and acceleration in the driving route without using a dedicated detection car.

Claims (6)

철도차량의 속도와 가속도를 측정하는 센서부;Sensor unit for measuring the speed and acceleration of the railway vehicle; 상기 센서부의 센싱신호를 변환 처리하는 시그널 컨디셔너부; 및A signal conditioner unit for converting the sensing signal of the sensor unit; And 상기 시그널 콘디셔너부에서 처리된 신호와 차체 하중 데이터를 근거로 철도선로의 구배량 및 곡선부에서의 궤도 설계 변수를 연산하는 데이터 처리부;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치.And a data processing unit for calculating a gradient of the railway track and a track design variable in the curved unit based on the signal processed by the signal conditioner unit and the vehicle load data. 2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 곡선부에서의 궤도 설계 변수에는, 캔트량과 곡선반경 그리고 균형속도인 것을 특징으로 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치.The track design parameter of the track portion, the track data measuring device of the railway line, characterized in that the cant amount, the radius of the curve and the balance speed. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 센서부는,The sensor unit, 열차의 전후방향의 가속도를 측정하는 전후방향 가속도 센서;Front and rear acceleration sensor for measuring the acceleration in the front and rear direction of the train; 열차의 좌우방향의 가속도를 측정하는 좌우방향 가속도 센서; 및Left and right acceleration sensor for measuring the acceleration in the left and right direction of the train; And 열차의 속도를 측정하는 속도센서;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치.A track data measuring device for a railway track, comprising: a speed sensor for measuring a speed of a train. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 시그널 컨디셔너부는,The signal conditioner unit, 상기 전후, 좌우방향 가속도 센서의 센싱신호를 증폭하여 출력하는 증폭기;An amplifier for amplifying and outputting the sensing signal of the front, rear, left and right acceleration sensors; 상기 속도센서의 측정신호를 전압신호로 변환하여 출력하는 F/V 컨버터;를 구비하여 철도선로의 선로데이터 측정장치.And an F / V converter converting the measured signal of the speed sensor into a voltage signal and outputting the converted voltage signal. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 데이터 처리부는, The data processing unit, 상기 F/V 컨버터에서 출력되는 신호를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터;An A / D converter for converting the signal output from the F / V converter into digital; 상기 속도 센서의 센싱신호를 열차위치신호로 변환하여 출력하는 카운터; 및A counter for converting the sensing signal of the speed sensor into a train position signal and outputting the train signal; And 상기 A/D 컨버터와 카운터에서 출력되는 데이터와 사전에 설정된 차체 하중을 이용하여 철도선로의 구배량과 궤도 설계 변수를 연산하는 마이크로프세서;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치.And a microprocessor configured to calculate a gradient and track design parameters of the railroad tracks using data output from the A / D converter and the counter and a predetermined body load. Device. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 좌우방향 가속도 센서는, The left and right direction acceleration sensor, 1Hz 미만의 가속도를 측정할 수 있는 가속도계인 것을 특징으로 하는 철도선로의 선로데이터 측정장치.An railroad track data measuring device, characterized in that it is an accelerometer capable of measuring an acceleration of less than 1 Hz.
KR1020050131960A 2005-12-28 2005-12-28 Apparatus for measuring a railroad track parameter KR20070069629A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050131960A KR20070069629A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Apparatus for measuring a railroad track parameter
PCT/KR2006/005369 WO2007074980A1 (en) 2005-12-28 2006-12-11 Apparatus for measuring railroad track parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050131960A KR20070069629A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Apparatus for measuring a railroad track parameter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070069629A true KR20070069629A (en) 2007-07-03

Family

ID=38218184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050131960A KR20070069629A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Apparatus for measuring a railroad track parameter

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20070069629A (en)
WO (1) WO2007074980A1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100945851B1 (en) * 2007-12-13 2010-03-05 한국철도기술연구원 The railway turnout detection system and the method of detecting railway turnout
KR101026350B1 (en) * 2008-12-15 2011-04-04 한국철도기술연구원 System for measuring cross-level irregularity of track using inertial sensor, and method thereof
CN102673606A (en) * 2012-05-07 2012-09-19 陈�峰 On-vehicle highly intelligent detection monitoring pre-warning system for quality of high speed railway track
KR101250228B1 (en) * 2010-06-09 2013-04-03 한국철도기술연구원 Rail Irregularity Measurement System Using Accelerometers and Method Thereof
KR101364717B1 (en) * 2012-08-27 2014-02-20 한국철도기술연구원 Method for getting the gradient value of railway real-time and electric railway system that implements it
KR20150086070A (en) * 2014-01-17 2015-07-27 주식회사 포스코아이씨티 System and method for controlling train
KR20170024651A (en) 2015-08-25 2017-03-08 동우기술(주) Automatic rail path creative apparatus for train simulating drive and automatic rail path creative method and storage medium to store automatic rail path creative program
CN107200040A (en) * 2016-03-17 2017-09-26 斯凯孚公司 For the method and system for the vertically profiling for determining raceway surface
KR102203412B1 (en) * 2019-07-18 2021-01-18 주식회사 코암테크 Method and System of monitoring stability of curve railroad

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6495663B2 (en) * 2015-01-13 2019-04-03 株式会社東芝 Train control device, train control method and program
JP7383654B2 (en) * 2021-02-03 2023-11-20 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Rail breakage detection device and rail breakage detection method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605099A (en) * 1994-12-22 1997-02-25 Pandrol Jackson, Inc. Maintenance vehicle and method for measuring and maintaining the level of a railroad track
US6064428A (en) * 1996-08-05 2000-05-16 National Railroad Passenger Corporation Automated track inspection vehicle and method
US6804621B1 (en) * 2003-04-10 2004-10-12 Tata Consultancy Services (Division Of Tata Sons, Ltd) Methods for aligning measured data taken from specific rail track sections of a railroad with the correct geographic location of the sections

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100945851B1 (en) * 2007-12-13 2010-03-05 한국철도기술연구원 The railway turnout detection system and the method of detecting railway turnout
KR101026350B1 (en) * 2008-12-15 2011-04-04 한국철도기술연구원 System for measuring cross-level irregularity of track using inertial sensor, and method thereof
KR101250228B1 (en) * 2010-06-09 2013-04-03 한국철도기술연구원 Rail Irregularity Measurement System Using Accelerometers and Method Thereof
CN102673606A (en) * 2012-05-07 2012-09-19 陈�峰 On-vehicle highly intelligent detection monitoring pre-warning system for quality of high speed railway track
KR101364717B1 (en) * 2012-08-27 2014-02-20 한국철도기술연구원 Method for getting the gradient value of railway real-time and electric railway system that implements it
KR20150086070A (en) * 2014-01-17 2015-07-27 주식회사 포스코아이씨티 System and method for controlling train
KR20170024651A (en) 2015-08-25 2017-03-08 동우기술(주) Automatic rail path creative apparatus for train simulating drive and automatic rail path creative method and storage medium to store automatic rail path creative program
CN107200040A (en) * 2016-03-17 2017-09-26 斯凯孚公司 For the method and system for the vertically profiling for determining raceway surface
CN107200040B (en) * 2016-03-17 2022-10-28 斯凯孚公司 Method and system for determining the vertical profile of a track surface
KR102203412B1 (en) * 2019-07-18 2021-01-18 주식회사 코암테크 Method and System of monitoring stability of curve railroad

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007074980A1 (en) 2007-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070069629A (en) Apparatus for measuring a railroad track parameter
Heirich et al. Measurement and analysis of train motion and railway track characteristics with inertial sensors
KR101157752B1 (en) Device for measuring the movement of a self-guided vehicle
KR101870482B1 (en) Apparatus for estimating lateral forces of railroad vehicles
RU2640313C2 (en) Method of railway vehicle velocity estimation
KR20130133414A (en) Travel velocity compensation apparatus for railway vehicles
CN111032459B (en) Method and device for determining a braking-related actual value of a rail vehicle
WO2013092956A3 (en) Method and device for determining wheel diameters on rail vehicles
CZ282525B6 (en) Method of determining operational state of railway lines and apparatus for making the same
CN108959176A (en) A kind of distributed vehicle speed estimation method based on adaptive volume Kalman filtering
KR101259088B1 (en) System for driving stability analysis of Railway vehicle
KR102203412B1 (en) Method and System of monitoring stability of curve railroad
KR101173361B1 (en) Load measuring system and method for train
RU2722513C1 (en) Method for detecting derailing based on wheel rpm signals
JP2018179573A (en) Travel running speed and position detection method of railway vehicle and stop duration determination method
JP5901557B2 (en) Running body speed measuring method and apparatus
KR100799330B1 (en) Traction and brake force detecting system for railroad and the method
ES2224343T3 (en) PROCEDURE INTENDED TO APPRECIATE THE SPEED OF A VEHICLE OR A VEHICLE ASSOCIATION.
US20090094848A1 (en) Track Twist Monitoring
KR20110130073A (en) Speed measurement system and method thereof for railroad cars using correlation of two acceleration data
KR101563352B1 (en) running resistance measuring method with GPS
KR100651195B1 (en) A ride comfort measuring system for railway with multi-function
RU2110803C1 (en) Device for measurement of motion speed of railway transport facility
JP5982072B2 (en) Running body speed measuring method and apparatus
JP7402594B2 (en) Bridge resonance detection method, resonance detection device, and bridge resonance detection program

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application